题目:

  1. 如何得到一个数据流中的中位数?如果从数据流中读出奇数个数值,那么中位数就是所有数值排序之后位于中间的数值。如果从数据流中读出偶数个数值,那么中位数就是所有数值排序之后中间两个数的平均值。
  2. 例如,
  3. [2,3,4] 的中位数是 3
  4. [2,3] 的中位数是 (2 + 3) / 2 = 2.5
  5. 设计一个支持以下两种操作的数据结构:
  6. void addNum(int num) - 从数据流中添加一个整数到数据结构中。
  7. double findMedian() - 返回目前所有元素的中位数。
  8. 示例 1
  9. 输入:
  10. ["MedianFinder","addNum","addNum","findMedian","addNum","findMedian"]
  11. [[],[1],[2],[],[3],[]]
  12. 输出:[null,null,null,1.50000,null,2.00000]
  13. 示例 2
  14. 输入:
  15. ["MedianFinder","addNum","findMedian","addNum","findMedian"]
  16. [[],[2],[],[3],[]]
  17. 输出:[null,null,2.00000,null,2.50000]
  18. 限制:
  19. 最多会对 addNumfindMedian 进行 50000 次调用。

分析

这一题其实要我们去写一个数据结构中的函数
但是既然是hard的话那肯定对时间复杂度会有严格的要求

其实中位数的计算本身不难,给我一个数组,我先对其排序,然后取中间位置的数进行计算即可

所以为了达到效率高的要求
我们需要在addNum() 时就维护好“数组”中元素的大小关系,这样可以方便我们快速的去计算中位数;

但是在addNum()时会有一个问题,那就是用什么数据结构;vector?用vector 的好处就是可以快速用下标来进行访问,但是也有缺点,那就是我在插入这个数字的时候,我通过比如二分法来找到数字的插入的位置之后进行插入操作时,会遇到效率较低的情况,只能说把后面的数字都后移一位?O(N)

有没有其他数据结构可以来做?
大顶堆?

因为中位数我们其实只需要知道最中间的露头的数字
所以我们可以用一个 大顶堆+一个小顶堆 维护顺序
我们始终保持 小顶堆数量和大顶堆数量相同(偶数时) 或 小顶堆数量和大顶堆中数的个数 相差为1(奇数)即可
O(logN)

代码:

  1. class MedianFinder {
  2. public:
  3. // 最大堆,存储左边一半的数据,堆顶为最大值
  4. priority_queue<int, vector<int>, less<int>> maxHeap;
  5. // 最小堆, 存储右边一半的数据,堆顶为最小值
  6. priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> minHeap;
  7. /** initialize your data structure here. */
  8. MedianFinder() {
  9. }
  10. // 维持堆数据平衡,并保证左边堆的最大值小于或等于右边堆的最小值
  11. void addNum(int num) {
  12. /*
  13. * 当两堆的数据个数相等时候,左边堆添加元素。
  14. * 采用的方法不是直接将数据插入左边堆,而是将数据先插入右边堆,算法调整后
  15. * 将堆顶的数据插入到左边堆,这样保证左边堆插入的元素始终是右边堆的最小值。
  16. * 同理左边数据多,往右边堆添加数据的时候,先将数据放入左边堆,选出最大值放到右边堆中。
  17. */
  18. if (maxHeap.size() == minHeap.size()) {
  19. minHeap.push(num);
  20. int top = minHeap.top();
  21. minHeap.pop();
  22. maxHeap.push(top);
  23. } else {
  24. maxHeap.push(num);
  25. int top = maxHeap.top();
  26. maxHeap.pop();
  27. minHeap.push(top);
  28. }
  29. }
  30. double findMedian() {
  31. if (maxHeap.size() == minHeap.size()) {
  32. return (maxHeap.top()+minHeap.top())*1.0/2;
  33. } else {
  34. return maxHeap.top()*1.0;
  35. }
  36. }
  37. };